KR890003862B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤 압축기

제1도는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 중요부의 단면도.

제1a도는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 평면 단면도.

제2도는 제1도에 있어서의 밸브장치의 밸브체의 사시도.

제3도는 밸브장치의 동작을 설명하는 단면도.

제4도는 스크롤 압축기의 전체 단면도.

제4a도 및 제4b도는 스크롤 압축기의 특성선도.

제5도 및 제6도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고, 제5도는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 중요부의 단면도.

제6도는 밸브장치의 작동상태를 나타내는 단면도.

제7도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 중요부의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밀폐용기 2, 200 : 압축기부

3 : 전동기부 6 : 선회스크롤

7, 107 : 고정스크롤 13, 113 : 밸브장치

14, 114 : 실린더 16, 116 : 스프링

17, 117 : 정지링 19 : 제 1 포오트

20 : 제 2 포오트

본 발명은 차압 급유방식의 스크롤 압축기에 관한 것이며, 특히 폭넓은 운전범위에서 차압 급유를 확보하는 구조에 관한 것이다.

종래의 스크롤 압축기는 예를들어 미국특허 제 4, 365, 941호에 개시되어 있다. 이들 스크롤 압축기는 선회 스크롤의 배면에 중간 압력실을 설치하고 있다.

상기 중간 압력실의 압력은 연통구멍을 거쳐 중간 압력실과 연통되는 밀폐실의 압력에 의해 지배되며 거의 이 밀폐실의 평균압력으로 유지된다. 또 이 밀폐실의 압력은 스크롤 압축기의 특성상 흡입압력에 지배되고, 그 압력은 연통구멍의 위치에 따라 결정된다. 즉 중간압력은 토출압력에 거의 관계없이 흡입압력과 연통구멍의 위치에 따라 결정된다.

그러나 상술한 스크롤 압축기에 있어서 접동부로의 급유압력은 토출압력과 중간압력과의 차압력에 의해 얻어지므로 이 차압력이 작거나 또는 차압력이 없는 조건에서는 접동부에 급유할 수 없고 운전이 불가능하다. 또 상기 차압력을 확보하기 위하여 중간압력이 낮아지는 위치에 연통구멍을 설치하였을 경우에는 흡입압력과 토출압력과의 차압력이 큰 조건에 있어서 중간압력에 의한 양스크롤을 누르는 힘의 부족이 생기고, 랩의 선단과 평판부와의 밀봉을 할 수 없게 된다.

본 발명의 목적은 넓은 운전범위에서 급유압력을 확보할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는데 있다. 스크롤 압축기에 있어서 흡입압력이 일정하며 트출압력이 낮은 조건에서는 토출압력이 높은 경우에 비하여 선회스크롤이 고정스크롤측으로의 누르는 힘은 작아도 된다.

본 발명은 이러한 점에 착안하여 중간 압력실을 압축기부의 저압측 또는 고압측으로 변환 접속되는 밸브장치를 구비하고 토출압력이 일정치 이하인때에는 상기 밸브장치에 의해 중간 압력실을 압축기부의 저압측으로 접속하여 급유압을 확보하고, 또 배출압력이 일정치 이상인때에는 상기 밸브장치에 의해 중간 압력실을 압축기부의 고압측으로 접속하여 급유압력을 확보하는 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 제1도 내지 제4도에 의해 설명한다. 제1도는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 중요부의 단면도, 제2도는 제1도에서의 밸브장치의 밸브체의 사시도, 제3도는 밸브장치의 동작을 설명하는 단면도이다. 전체의 구조도를 제4도에 나타낸다.

밀폐용기(1)내에는 압축기부(2)가 상부에, 전동기부(3)가 하부에 연설되어 수납되어 있다. 압축기부는 평판부(6a)에 소용돌이형의 랩(6b)을 직립시켜 선회운동을 하는 선회스크롤(6)과, 평판부(7a)에 소용돌이형의 랩(7b)을 직립시켜 프레임(5)에 고정한 고정스크롤(7)을 서로 맞물리게 하여 형성된다. 전동기(3)의 회전축과 일체의 구동축(4)의 하단을 밀폐용기(1)의 저부에 형성된 오일고임(9)에 침지되고, 구동축(4)의 하단은 축심으로 개구되고 상단은 회전축심에 대하여 편심된 위치로 개구된 기름구멍(4a)이 뚫어 설치되어 있다. 선회스크롤(6)에는 흡입압력과 토출압력의 중간정도의 압력이 되는 위치에 연통구멍(10)을 마련하고, 중간의 압력이 되는 중간 압력실(8)을 설치한다. 상기 구동축(4)의 상단은 선회스크롤(6)의 아랫쪽에 돌출되어 설치된 보스부(6c)에 끼워맞춤되어 있다. 13은 밸브장치이며, 그 상세한 것을 다음에 기술한다.

제1도, 제1a도 및 제2도에서 이 스크롤 압축기는 고정스크롤(7)에 밸브장치(13)를 설치하였다. 이 밸브장치(13)는 고정스크롤내에 형성된 실린더(14)와, 그 실린더(14)내에 수납된 밸브체(15)와, 스프링(16)과, 정지링(17)을 구비하고 있다. 상기 실린더(14)에는 중간 압력실(8)과 연통하는 배관(18)과, 압축기부(2)의 저압측과 연통하는 제1포오트(19)와, 동일하게 압축기부(2)의 고압측과 연통하는 제2포오트(20)가 접속되어 있다. 상기 밸브체(15)의 일단면(15a)은 통상 토출압력으로 되는 유체압력의 수압면으로 형성되고, 또한 타단면(15b)에는 상기 제1포오트(19)를 개폐하는 단면부(15c)가 돌출하여 설치되어 있다. 또 밸브체(15)의 중앙부에는 링상홈(15d)이 설치되어 있음과 동시에, 그 링상홈(15d)과 타단면(15d)에 개구된 밸브구멍(15e)이 설치되어 있다. 상기 스프링(16)은 실린더(15)측벽과 밸브체(15)의 타단면(15b)의 사이에 개재되어 제1포오트(19)를 개방하는 방향으로 밸브체(15)를 억누르고 있다. 상기 스냅링(17)은 실린더(14)내벽에 부착되어 밸브체(15)가 튀어 나오는 것을 방지하도록 되어있다.

이와같이 구성된 밸브장치(13)는 제1도와 같이 단면부(15c)에 의해 제1포오트(19)를 폐쇄하는 위치로 밸브체(15)가 이동하면, 링상홈(15d), 밸브구멍(15e)을 거쳐서 배관(18)과 제2포오트(20)를 접속하고, 또 제3도와 같이 밸브체(15)가 스냅링(17)에 당접하는 위치로 이동하면, 배관(18)과 제1포오트(19)를 접속하도록 되어 있다.

다음에 본 발명의 작용에 대하여 설명한다. 구동축(4)의 회전에 의하여 보스부(6c)가 프레입(5)의 중간 압력실(8)내를 선회하므로서 선회스크롤(6)은 선회운동을 행하고, 선회랩(6b)과 고정랩(7b)의 서로의 접촉점의 이동에 의하여 흡입관(11)으로부터 흡입된 유체는 소용돌이 형상의 외측실로부터 내측으로 압축되며, 고정스크롤(7)의 중앙에 설치된 토출구(7c)로부터 밀폐용기(1)내로 토출되고, 고정스크롤의 외주부에 설치한 통로(7d)와 프레임 외주통로(5a)를 통하여 일부는 전동기(3)의 외주통로(3a), (3b)를 거치고 또 일부는 프레임(5)과 전동기(3)의 사이를 걸쳐 토출관(12)을 거쳐서 기외로 송출된다. 선회스크롤(6)과 고정스크롤(7)의 양랩(6b), (7b) 및 평판부(6a), (7a)에 의해 형성되는 밀폐실의 용적은 외측으로부터 중앙으로 이동함에 따라 감소되고 압력이 상승된다. 그래서 선회스크롤(6)과 프레임(5)으로 형성되는 중간 압력실(8)은 상술한 바와 같이 연통구멍(10)에 의하여 흡입압력과 토출압력의 중간의 압력으로 유지된다. 그래서 이 중간 압력과 압축부내의 압력과의 차압에 의해 선회스크롤(6)을 고정스크롤(7)에 대해 압착하고 랩(6b), (7b)의 선단과 평판부(7a), (6a)와의 간극의 단면부의 밀봉을 유지한다. 또한 밀폐용기(1) 내부는 토출압력으로 되어 있고, 중간 압력실(8)보다 높기 때문에 그 압력차에 의해 냉동기 오일은 구동축내의 오일구멍(4a)을 통해 올라가 접동부에 급유된다. 즉 본 발명은 제4a도, 제4b도에서와 같이 운동범위를 확대하기 위하여 배압실의 압력을 밸브에 의하여 변환시키고 있다. 제4b도에서와 같이 고압측으로 변환되었을때의 압축기 효율의 최고효율점과 저압측으로 변환되었을때의 최고효율점은 엇갈려져 있으며, 이쌍방의 최고효율점을 활용하기 위하여 제4a도에서와 같이 특정압력비로 되는 곳에서 배압실의 압력이 변환되도록하여 쌍방을 만족시키는 실용적 특성을 얻도록한 것이다.

본 발명은 이와 같은 실용적 특성을 얻기 위한 간편한 구조의 밸브장치를 제공하는 것이다. 기동시에는 통상적으로 압축기내부의 압력은 균압이 되어 있으므로 밸브장치(13)의 밸브체(15)는 스프링(16)에 의해 제3도와 같이 정지링(17)에 맞닿는 위치로 이동되어 있다. 즉, 기동시에는 중간 압력실(8)은 압축기부(2)의 저압측에 접속된다.

기동후 토출압력이 일정치 이상으로 상승하면, 밸브체(15)의 일단면(15a)의 작용으로 토출압력이 스프링(16)의 스프링힘을 능가하므로 밸브체(15)는 제1도의 위치로 이동되어 단면부(15c)에 의해 제1포오트(19)를 폐쇄함과 동시에 링상홈(15d)과 밸브구멍(15e)을 거쳐서 배관(18)과 제2포오트(20)가 접속된다. 즉, 토출압력이 일정치 이상이되면 중간 압력실(8)은 압축기부(2)의 고압측에 접속된다.

이와 같이 토출압력이 일정치 이하의 경우에는 중간압력이 낮은쪽의 중간압력으로 유지되고, 토출압력이 일정치 이상의 경우에는 중간압력이 높은쪽의 중간압력으로 유지되도록 밸브에 의하여 통로가 변환동작된다. 그래서 토출압력이 낮은 경우에는 중간압력이 낮은쪽의 압력으로 유지되는 것은 급유압력(토출압력과 중간압력의 차압력)을 확보할 수 있게 되고, 급유면에서 볼때 운전범위를 확대하는 것이 가능하게 된다. 또 중간압력이 낮은 압력으로 유지되는 것은 선회스크롤(6)의 밀려올리는 힘이 작아지게 되지만, 이 경우에는 토출압력이 낮은 상태이기 때문에 밀려올리는 힘도 작은힘이면 되고 형편에 맞는 결과가 된다.

다음에 본 발명의 다른 실시예를 제5도와 제6도에 의해 설명한다. 제5도는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 중요부의 단면도를 나타내고 있다. 이 스크롤 압축기는 압축기부(200)의 흡입실(111a)과 배압실(8)을 연통 또는 차단할 수 있는 밸브장치(113)를 구비하고 있다. 이 밸브장치(113)는 고정스크롤(107)내에 형성된 실린더(114)와, 그 실린더(114)내에 수납되는 밸브체(115)와, 설정용의 압축스프링(116)과, 밸브체 이탈 방지용 정지링(117)을 구비하고 있다.

상기 실린더(114)의 한쪽은 밀폐용기(1)내로 개구되고, 한편 다른쪽은 연통구멍(118)을 거쳐서 배압실(8)로 연통됨과 동시에 연통구멍(119)을 거쳐서 흡입실(111a)로 연통된다. 상기 밸브체(115)는 일단에는 밀폐용기(1)내의 압력의 수압면(115a)을 가지며, 또한 그 수압면(115a)에 배면측에 배압실(8)내의 수압면(115b)을 가짐과 동시에 타단에 상기 연통구멍(119)을 개폐할 수 있는 니이들부(115c)를 가진다. 상기 압축스프링(116)은 밸브체(115)의 수압면(115b)과 실린더(114)의 측벽과의 사이에 개재되어 있다. 상기 정지링(117)은 실린더(114)의 내벽에 설치된 링홈에 끼워져서 밸브체(115)의 이탈을 저지하도록 되어 있다.

그리고 상기 밸브장치(113)는 밸브체(115)의 양수압면에 작용하는 압력의 차압이 압축스프링(116)의 스프링 힘 보다도 클때에는 밸브체(115)가 그 니이들부(115c)에서 연통구멍(119)을 폐쇄하는 위치, 즉 배압실(8)과 흡입실(111a)을 차단하는 위치로 변위하고, 또 차압이 압축스프링(116)의 스프링 힘 보다도 작아지면 그 스프링 힘에 의해 밸브체(115)가 그 니이들부에서 연통구멍(119)을 개방하는 위치, 즉 배압실(8)과 흡입실(111a)을 연통시키는 위치로 변위하도록 되어 있다.

다음에 본 발명의 작용에 대해 설명한다. 흡입압력을 Ps, 중간압력을 Pb, 토출압력을 Pd, 압축스프링의 스프링힘을 K로 하고 실린더(114)의 단면적을 SA, 연통구멍(10)의 단면적을 SB로 한다. 기동전에는 통상 Ps=Pb=Pd로 유지되어 있으므로 스프링 힘(K)에 의해 밸브장치(113)의 밸브체(115)는 제6도에 나타낸 바와 같이 정지링(117)에 눌려 있는, 즉 배압실(8)과 흡입실(111a)을 연통하는 위치로 변위되어 있다. 이 상태로 기동하였을 경우,

Pd×SA×Pb×SA+K·····················(1)

(1)식을 만족하는 값으로 토출압력이 상승하면 밸브체(115)는 제5도의 위치로 변위되고, 니이들부(115C)에서 연통구멍(19)을 폐쇄한다. 이 상태에 있어서는 밀폐용기(1)내의 흡입실(111a)과 배압실(8)은 각각 구분되어 있어 실질적으로 밸브장치가 없을 경우와 같은 조건으로 운전된다.

또 (1)식을 만족하는 값으로 토출압력이 상승하지 않을 경우, 즉 밸브체(115)의 양쪽 수압면에 작용하는 압력의 차압이 스프링 힘(K)보다도 작을때 밸브체(115)는 제6도의 위치로 유지되고, 배압실(8)이 연통구멍(118), (119)을 거쳐서 흡입실(111a)에 연통되고, 중간압력(Pb)은 낮은 값으로 된다. 그리고 중간압력(Pb)이 통상의 중간압력보다도 낮은 압력으로 유지됨은 토출압력과의 차압이 커져서 급유압력(토출압력과 중간압력과의 차압)을 확보하는 것으로 되면 운전범위가 확대가 가능하게 된다. 또 중간압력인 낮은 압력으로 유지됨은 선회스크롤(6)를 누르는 힘을 작게 하는 것이 되지만, 이 경우에는 토출압력도 낮은 상태에 있기 때문에 누르는 힘은 작아도 된다는 것이며, 형편에 알맞게 된다.

다음에 운전중에서 예를 들어 부하가 저하되고, 토출압력이 저하되었을 경우에 대하여 기술한다. 밸브체(115)의 니이들부(115c)가 연통구멍(119)을 폐쇄하고 있는 상태에서,

Pd×SA<Pb×(SA-SB)+Ps×SB+K··············(2)

(2)식을 성립시키는 토출압력까지 저하되었을 경우, 밸브테(115)는 연통구멍(119)을 개방하는 방향으로 변위하고, 중간압력은 통상의 압력보다도 낮은 압력으로 유지된다.

따라서 상술한 바와 같이 선회스크롤(6)의 누르는 힘을 확보할 수 있음과 동시에 급유압력을 확보할 수 있다.

제7도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내며, 제5도의 실시예와 다른 것은 연통구멍(219)의 개구위치를 중간압력보다도 저압인 압축기부(200)의 밀폐실(201)내로 한 점에 있다.

본 실시예에 있어서도 기본적인 동작은 제5도의 경우와 같으며, (1)식 및 (2)식에 있어서도 Ps를 Ps'(밀폐실 201의 압력)과 바꾸어 놓으면 제5도와 같은 작용과 효과를 달성할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면 보다 간단한 구조의 밸브장치에 의하여 토출압력의 압력변화에 따라 중간압력을 제어하여 급유에 필요한 저압을 양쪽 압력에 의해 확보할 수 있으므로 운전가능 영역의 확대를 도모할 수 있다.

Claims (1)

1. 소용돌이형 랩을 가진 선회스크롤 및 고정스크롤을 조합한 압축기부와 선회스크롤을 지지하는 본체를 밀폐용기내에 수용하고, 압축기부의 토출구를 밀폐용기내에 연통시켜서 이 밀폐용기내를 고압압력으로 유지하고 선회스크롤의 배면측에 형성한 중간 압력실에 상기 압축기부의 압축도중의 압력을 도입하여 선회스크롤에 고정스크롤측으로의 압착력을 부여하고 밀폐용기내의 고압압력과 중간 압력실의 압력의 차압을 이용하여 접동부에 급유하도록 구성하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 중간 압력실로 도입되는 압축도중의 압력을 토출압력이 설정치 이하일때에는 낮은쪽의 중간압력으로 선택하고 토출압력이 설정치 이상일때에는 높은쪽의 중간압력으로 선택하는 통로로 접속하여 압력을 도입하는 백브장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.

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